Giải bài tập vật lý 12, Bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp

Bài 1 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Máy biến áp là gì? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của biến áp.

Lời giải:

Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.

Cấu tạo: Lõi sắt non hình chữ nhật. Hai cuộn dây N₁, N₂ có số vòng dây quấn khác nhau. Cuộn dây N₁ nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây N₂ nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.

Nguyên tắc hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện tử, mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào điện áp xoay chiều có tần số f. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên trong lõi sắt đi đến cuộn thứ cấp làm xuất hiện suất điện động cảm ứng. Khi máy biến áp hoạt động trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.

Bài 2 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Máy biến áp lí tưởng làm việc bình thường …

Lời giải:

Chọn đáp án C. Ta có :

Bài 3 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Một biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng, điện áp và cường độ ở mạch sơ cấp là 120V, 0,8A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?

A. 6V, 96W

B. 240V, 96W

C. 6V, 4,8W

D. 120V, 4,8W

Lời giải:

Chọn đáp án A. Ta có

Bài 4 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Một biến áp có hai cuộn dây lần lượt có 10000 vòng và 200 vòng.

a) Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?

b) Cuộn nào có tiết diện dây lớn hơn?

Lời giải:

a) Để là máy tăng áp thì số vòng của cuộn dây thứ cấp phải lớn hơn số vòng dây của cuộn sơ cấp. Do đó số vòng cuộn sơ cấp N₁ = 200 vòng, số vòng của cuộn thứ cấp N₂ = 10000 vòng.

b) Cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn vì N₁ < N₂

Bài 5 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Máy biến áp lí tưởng cung cấp một dòng điện 30A dưới một điện áp hiệu dụng 220V. Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là 5kV.

a) Tính công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp

b) Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.

Lời giải:

a) (Nếu bỏ qua sự hao phí của máy biến áp (biến áp lí tưởng))

Công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp là:

P₁ = P₂ = U₂I₂ = 220.30 = 6600 W

b) P₁ = U₁I₁

Bài 6 (trang 91 SGK Vật Lý 12): Một biến áp cung cấp một công suất 4kW dưới một điện áp hiệu dụng 110V. Biến áp đó nối với đường dây tải điện có điện trở tổng là 2Ω

a) Tính cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện.

b) Tính độ sụt thế trên đường dây tải điện.

c) Tính điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện.

d) Xác định công suất tổn hao trên đường dây đó.

e) Thay biến áp trển dây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là 220V. Tính toán lại các đại lượng nêu ra ở bốn câu hỏi trên.

Lời giải:

a) Cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện:

b) Độ sụt thế trên đường dây tải điện: I₂R_dây ≈ 72,8 V

c) Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện: 110 – 72,8 = 27,2 V